折叠编辑本段定义
折叠编辑本段原理
一、铁生锈的过程可分为两类:
1、化学腐蚀,高温下铁直接和氧气反应,得到氧化铁。(不太普遍)
2、电化学腐蚀(普遍),分两种:析氢腐蚀,铁在酸性较强的潮湿环境中发生的腐蚀。
二、吸氧腐蚀,自然界中最为普遍。
条件:不纯的铁,空气,潮湿的环境。
道理是:在潮湿的环境中,不纯的铁(含碳)形成了铁---氧气--水无数个微小的原电池。
铁:负极:Fe-2e-=Fe2+
碳:正极:2H2O+O2+4e-=4OH-
Fe2++2OH-=Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
2Fe(OH)3+空气中失水=【Fe2O3·nH2O】(铁锈)+(3-n)H2O
由以上式可知:铁失电子后与氧、水形成铁锈而溶解在水中,这样钢结构就会一点一点的腐蚀掉。
既然上式中正极要得电子形成氢氧根,那么我们就通过外加电流提供给保护的钢结构(负极)电子,这样钢结构中的铁就不会失电子而被腐蚀了。
外加电流保护钢结构的原理就要先明白钢结构在海水(土壤)中受腐蚀的原理:
折叠编辑本段阴极保护系统
折叠组成
折叠阳极地床选址
在选择阳极地床场址时,不仅要考虑方便的电源盒较低的土壤电阻率,而且要考虑与外部管道的距离。要得到较低的阳极电压的方法很多,可以采用若干个阴极保护站,每个阴极保护站由较低的电流输出;可以加长阳极地床来降低接地电阻;可以强行降低所需的阳极电压或采用深井阳极。有20m厚的覆土层的深井阳极特别适用于都市中管道的阴极保护,因为都市中的管道与外部装置的距离较小。
折叠优缺点
折叠编辑本段阳极材料
折叠要求
外加电流阴极保护是防止地下金属结构如管道、储罐等腐蚀的有效方法。辅助阳极是外加电流系统中的重要组成部分,起作用是将保护电流经过介质传递到保护结构物表面上。地下结构物外加电流阴极保护用阳极通常并不直接埋在土壤中,而是在阳极周围填充碳质回填料而构成阳极地床。碳质回填料通常包括冶金焦炭、和石墨颗粒等。回填料的作用是降低阳极地床的接地电阻,延长阳极寿命。
针对阳极的工作环境,结合实际工程的要求,理想的埋地用辅助阳极应当具备如下性能:
b、在苛刻的环境中,有良好的化学和电化学稳定性,消耗率低,寿命长;
c、机械性能好,不易损坏,便于加工制造,运输和安装;
d、综合保护费用低。
折叠废钢阳极
钢铁阳极是指角钢、扁钢、槽钢、钢管制作的阳极或其他用作阳极的废弃钢铁构筑物,阳极的消耗率8kg/(A.yr)~10kg/(A.yr)。废钢铁是早期外加电流阴极保护常用阳极材料,其来源广泛,价格低廉。由于是溶解性阳极,表面很少析出气体,因而地床中不存在气阻问题。其缺点是消耗速率大,使用寿命短,多用于临时性保护或高电阻率土壤中。
折叠柔性阳极
另一种新型柔性阳极,即混合金属氧化物柔性阳极,用钛丝替代了到点聚合物,该阳极是将钛丝阳极每隔10米与电缆连接一次,并放置在填料带中,具有更好的机械强度,局部大电流输出,也不会造成阳极的损坏 ,电流分布更为均匀,克服了聚合物柔性阳极的缺点。
折叠网状阳极
网状阳极是混合金属氧化物带状阳极与钛金属连接片垂直铺设、交叉点焊接组成的外加电流阴极保护辅助阳极。将该阳极网予埋在储罐基础中,为储罐地板提供保护电流。网状阳极的优点电流分布均匀。输出可调,保证储罐充分能保护。产生的杂散电流很少,不会对其他结构造成腐蚀干扰。不需要回填料,安装简单。由于大量工作已经在工厂内完成,质量容易保证。储罐与管道之间不需要绝缘,不需对电气以及防雷接地系统做任何改造。不已受今后工程施工的损坏,使用寿命长。
折叠混合物阳极
折叠聚合物阳极
聚合物柔性阳极是在铜芯上包覆导电聚合物(聚合物中添加碳粉)而构成的连续性阳极,也称柔性阳极或缆行阳极。铜芯起导电的作用,而导电聚合物则参与电化学反应。由于铜芯具有优良的电导性,因此可以在数千米长的阳极上设一通电点,聚合物阳极在土壤中使用时,需在其周围填充焦炭粉末而构成阳极地床,其在地床最大允许工作电流为82mA/m,尽管与其他阳极相比,其工作电流密度很低,但由于可靠近被保护结构物铺设连续地床,因此可提供均匀的、有效的保护。